Autres syst`emes

Petit et al. [134] ont cr´e´e le syst`eme MaskGen qui permet de transformer interactivement

un graphique visuel en une repr´esentation haptique lisible avec le p´eriph´erique STReSS². Ce

p´eriph´erique permet de cr´eer trois types de rendus : par points, des ondulations et des vibrations.

L’utilisation de ces trois effets permet de repr´esenter une vaste gamme de graphiques. Il existe aussi

une synth`ese vocale pour annoter des parties de sch´emas. Les auteurs donnent des exemples pour les

trois cat´egories de graphiques que nous avons identifi´ees. Un exemple d’histogramme est donn´e, o `u

les barres sont repr´esent´ees avec un effet d’ondulation. Le contour des barres et les axes utilisent

l’ef-fet de vibration. Sur les cartes g´eographiques les fronti`eres sont repr´esent´ees avec les vibrations et les

zones importantes avec les ondulations. Enfin les traits repr´esentant une illustration simplifi´e d’une

cath´edrale gothique sont repr´esent´es par des vibrations. Les auteurs ont men´e une ´evaluation avec

des utilisateurs voyants et des utilisateurs d´eficients visuels. Les deux cat´egories d’utilisateurs ont

pris autant de temps pour explorer les graphiques, mais les d´eficients visuels ont pris plus de temps

pour r´epondre aux questions. On ne retient aucune diff´erence en ce qui concerne les bonnes

ques-tions entre utilisateurs voyants et utilisateurs d´eficients visuels. La moyenne de r´eponses correctes

varie entre69,70%et89,38%selon la tˆache. Ce syst`eme est prometteur et a l’avantage de permettre

l’exploration de tous types de graphiques. Cependant d’une part il est d´ependant d’un p´eriph´erique

particulier, et d’autre part il ne propose qu’une transcription d’informations visuelles en

informa-tions tactiles sans proposer de syst`eme d’aide ou de guidage mis `a part la synth`ese vocale qui permet

de placer quelques annotations.

4.4. Conclusion

Remplacer des informations essentiellement visuelles par des repr´esentations haptiques est une

tˆache difficile. Nous avons pu constater qu’a la fois dans le cas du retour de force que dans le cas du

retour tactile il faut concevoir les techniques d’interaction avec pr´ecaution. Le probl`eme principal

provient du fait que la vision permet une vision d’ensemble alors que g´en´eralement l’haptique ne

permet de n’avoir qu’un point de vue local. En particulier les bras articul´es ne poss`edent souvent

qu’un seul point de contact. De nombreuses ´etudes ont ´et´e r´ealis´ees pour examiner l’exploration

d’objets avec un bras articul´e. Elles ont montr´e que les formes de taille sup´erieure `a10mmest ais´ee.

Cependant l’exploration d’une sc`ene contenant plusieurs objets se complique tr`es vite.

Les graphiques sont des repr´esentations essentielles dans la vie de tous les jours, que ce soit

`a l’´ecole ou plus tard dans la vie active. Plusieurs ´equipes de recherches se sont pench´ees sur

l’exploration de plusieurs types de graphiques grˆace au retour tactile et au retour de force. Des

syst`emes permettent d’explorer avec succ`es des courbes, des histogrammes et des camemberts.

Les cartes g´eographiques ont aussi ´et´e ´etudi´ees. Cependant dans le syst`eme test´e, le retour tactile

n’est pas plus efficace que le retour sonore propos´e. De plus le retour tactile est mal exploit´e et

l’exploration se fait `a la souris, ce qui n’est pas pratique pour un d´eficient visuel [84]. Le rendu de

sch´ema est aussi un probl`eme difficile. La complexit´e de l’information pr´esent´ee peut ˆetre ´elev´ee, les

sch´emas peuvent contenir du texte, et ils poss`edent une certaine structure. Les syst`emes que nous

avons d´ecrits permettent d’explorer de tels sch´emas de mani`ere fid`ele, cependant le retour haptique

propos´e reste limit´e. Un des syst`emes utilise une repr´esentation classique sur papier en relief, et un

autre n’a que le retour de force d’un joystick comme repr´esentation haptique.

L’utilisation d’un ordinateur de nos jours repose sur la capacit´e `a naviguer dans son interface

graphique. Plusieurs syst`emes utilisant un retour sonore et un retour haptique ont ´et´e conc¸us

pour explorer les interfaces graphiques habituelles. Ils permettent de ressentir les composants des

interfaces. Cependant ces syst`emes ne sont toujours pas utilis´es couramment. Les aveugles utilisent

majoritairement une synth`ese vocale, une tablette braille et un clavier pour naviguer. Enfin nous

avons vu des syst`emes de guidage dans une sc`ene 3D. Ces syst`emes permettent `a des utilisateurs

aveugles de s’orienter dans une environnement virtuel. Dans le premier syst`eme pr´esent´e

l’utilisa-teur est compl`etement passif, ce qui a ´et´e un reproche de la part des utilisal’utilisa-teurs. Dans le second

syst`eme l’utilisateur rec¸oit des indications grˆace `a des ic ˆones que nous avons d´evelopp´ees et qui

sont pr´esent´ees dans le chapitre II.

Enfin nous avons abord´e des ´etudes sur des syst`emes multimodaux utilisant l’haptique pour aider

les enfants d´eficients visuels en milieu scolaire. Plusieurs syst`emes ont ´et´e conc¸us par les partenaires

du projet europ´een MICOLE, dont un syst`eme pour faire des exercices de g´eom´etrie, un syst`eme

permettant d’explorer le syst`eme solaire et ses plan`etes et un syst`eme de dessin. Un autre syst`eme

d’exploration de sch´emas destin´e `a des enfants d´eficients visuels a ´et´e pr´esent´e. Ce syst`eme a

l’a-vantage de pouvoir repr´esenter une grande vari´et´e de sch´emas. Cependant il ne propose pas de

technique de guidage pour favoriser l’aspect collaboratif tel que dans les ´etudes pr´ec´edentes et celles

que nous pr´esenterons dans le chapitre IV.

5. Conclusion

Nous avons ´etudi´e dans un premier temps les interfaces en g´en´eral et la mani`ere dont elles sont

conc¸ues. Il existe deux types de mod`eles d’interfaces : les mod`eles `a couches qui font transiter

les informations entre le syst`eme et l’utilisateur par analyse lexicale, syntaxique et s´emantique, et

les mod`eles `a agents qui utilisent les langages objets pour r´epartir les tˆaches entre des entit´es. Il

existe aussi des mod`eles d’interface hybrides qui utilisent `a la fois des caract´eristiques des mod`eles

`a couches et des caract´eristiques des mod`eles `a agents. La complexit´e des interfaces fait qu’il est

souvent n´ecessaire de r´ealiser plusieurs tˆaches `a la fois, ou que certaines tˆaches se divisent en

plusieurs sous-tˆaches. Ceci est une premi`ere raison pour offrir plusieurs mani`eres d’interagir avec

un syst`eme informatis´e. La deuxi`eme raison est qu’il est possible qu’une des mani`eres d’agir soit

impossible, que ce soit `a cause du contexte d’utilisation, par souci d’efficacit´e, ou par incapacit´e de

la part de l’utilisateur. Cette probl´ematique se cache sous le nom de multimodalit´e. Il est possible

d’offrir de nouvelles mani`eres d’agir avec un syst`eme soit en ajoutant des p´eriph´eriques, soit en

cr´eant de nouveaux langages d’interaction. L’organisation des techniques d’interaction offertes par

une application est structur´ee grˆace des espaces de conception et de caract´erisation. Certains espaces

permettent d’adopter le point de vue de l’utilisateur afin d’´etudier la mani`ere dont l’utilisateur

agit sur le syst`eme. D’autres espaces adoptent le point de vue du syst`eme, ce qui permet de savoir

comment les modalit´es sont organis´ees. Enfin certains espaces adoptent les deux points de vue pour

montrer `a la fois les deux aspects. Grˆace `a l’´etude de ces espaces, nous pouvons r´efl´echir sur la

mani`ere dont nous organiserons nos techniques d’interaction au sein d’une application.

Les personnes non voyantes sont habitu´ees `a utiliser le toucher pour compenser leur absence de

vision. La canne blanche permet de ressentir les obstacles lors des d´eplacements. Ils lisent du texte

grˆace `a l’alphabet braille qui est un alphabet tactile. Le probl`eme majeur de l’haptique est la

quasi-absence de point de vue global. Ceci est tr`es gˆenant lorsqu’il s’agir de repr´esenter des donn´ees sous

forme graphique. Le travail expos´e dans les chapitres suivant consiste `a d´evelopper des techniques

d’interaction permettant de guider un utilisateur d´eficient visuel et de lui permettre d’acqu´erir

facilement l’information dont il a besoin. Le premier pas f ˆut d’´etudier l’haptique d’un point de vue

biologique. Les sensations tactiles proviennent de stimulation de m´ecanor´ecepteurs situ´es dans la

peau, alors que les sensations kinesth´esiques sont dues `a la stimulation de m´ecanor´ecepteurs dans

les muscles, les tendons et les articulations. La sensation de temp´erature est parfois assimil´ee `a

une sensation tactile, et est ressentie par des thermor´ecepteurs dans la peau. Cependant nous ne

l’´etudierons pas par la suite. La transmission d’information `a l’utilisateur par ces sens se fait grˆace `a

des p´eriph´eriques.

Nous avons ´evoqu´e quelques p´eriph´eriques que nous avons class´e par technologie, tout en

s´eparant les p´eriph´eriques offrant principalement un retour tactile et ceux qui donnent

essentielle-ment un retour de force. La distinction n’est pas toujours nette car un p´eriph´erique `a retour de force

peut vibrer et ainsi stimuler des m´ecanor´ecepteurs de la peau. Parmi les p´eriph´eriques tactiles nous

avons retenu les matrices de picots, telles que la souris VTPlayer. Ces p´eriph´eriques sont souvent

plac´es sur le bout des doigts et permettent de repr´esenter des informations sous forme de grille de

points. Les p´eriph´eriques tactiles les plus courants sont les vibreurs. Ils sont utilis´es quotidiennement

dans les t´el´ephones portables pour remplacer la sonnerie quand le retour sonore n’est pas souhait´e.

Ils sont aussi utilis´e dans certains contr ˆoleurs de jeu pour augmenter le r´ealisme. Cependant les

effets tactiles propos´es par ces p´eriph´eriques sont tr`es limit´es. `A l’instar des matrices de picots,

certains p´eriph´eriques tactiles `a vibreurs permettent d’afficher des informations sous forme de

grilles de points. Ces p´eriph´eriques sont int´eressant sur de nombreux points, dont la miniaturisation

qui fait d´efaut aux matrices de picots. Malheureusement ces p´eriph´eriques sont peu ou pas exploit´es

commercialement, et il est donc difficile de se les procurer. Il existe des p´eriph´eriques qui stimulent

les m´ecanor´ecepteurs directement en cr´eant des d´echarges ´electriques. Ils se placent sur la langue

ou sur le front, et affichent les informations sous forme de grilles de points. Par contre la matrice

utilis´ee est plus grande, et les points sont plus espac´es. De plus la sensation peut ˆetre d´esagr´eable.

Nous n’avons donc pas envisag´e pas cette solution. Enfin certains p´eriph´eriques compriment des

zones de la peau pour simuler la sensation de textures. Cet effet est int´eressant, et m´eriterait d’ˆetre

´etudi´e. Cependant la zone stimul´ee par ces p´eriph´eriques est trop grande et ne convient donc pas `a

nos besoins.

Les p´eriph´eriques `a retour de force sont souvent aussi des p´eriph´eriques de pointage, ce qui

permet de manipuler des objets et d’en ressentir les propri´et´es. Ils ont d´ej`a fait leur apparition

parmi le grand public sous forme de contr ˆoleurs de jeux. Les joysticks et les volants `a retour de

force permettent d’augmenter le r´ealisme des jeux. Dans le milieu de la recherche on trouve une

grande vari´et´e de gras articul´es `a retour de force. Ces p´eriph´eriques poss`edent g´en´eralement entre

3 et 7 degr´es de libert´e en sortie :3 pour les translations, 3 pour les rotations et parfois1 pour le

pincement. Les pantographes offrent une autre solution pour donner un retour de force. De base

un pantographe offre 2 degr´es de libert´e. Cependant il est possible d’augmenter leur nombre en

combinant plusieurs pantographes. Ainsi des p´eriph´eriques utilisant des pantographes poss`edent

jusqu’`a7degr´es de libert´e en sortie. Les syst`emes pneumatiques ont l’avantage de pouvoir exercer

des forces plus importantes, ce qui augmente le niveau de r´ealisme. Cependant en contrepartie ces

p´eriph´eriques sont volumineux. Enfin les exosquelettes poss`edent beaucoup de degr´es de libert´e. Ils

contraignent les articulations, ce qui permet entre autres de manipuler des objets virtuels.

L’haptique est d´ej`a utilis´ee dans de nombreux domaines. Nous avons ´evoqu´e quelques exemples

d’utilisations courantes. Les simulations utilisent le retour haptique pour augmenter le r´ealisme

des environnements virtuels. Ce retour permet aussi de cr´eer des environnement de simulation

pour l’apprentissage de techniques utilisant la sensation du toucher comme dans les syst`emes de

formation de v´et´erinaires et d’ost´eopathes que nous avons ´evoquer. Il est aussi possible d’effectuer

de la t´el´eop´eration, o `u le retour haptique permet de contr ˆoler la manipulation. Le retour haptique

est aussi utilis´e dans certaines interfaces, toujours pour augmenter le r´ealisme et pour donner des

indications `a l’utilisateur sur la mani`ere dont le syst`eme interpr`ete ses actions. Nous avons abord´e

des ´etudes utilisant le retour haptique pour explorer des environnements virtuels. La premi`ere

propose un syst`eme de guidage pour l’exploration d’une sc`ene 3D, et l’autre ´etudie une technique

de zoom afin d’explorer des formes tactiles. Enfin nous avons abord´e un sujet essentiel `a notre

´etude : les ic ˆones, et en particulier les ic ˆones haptiques. Parmi les syst`emes d’ic ˆones que nous avons

abord´es, nous retenons l’id´ee de structuration d’ic ˆones tactiles afin de coder plusieurs informations

grˆace `a des param`etres ind´ependants, et l’id´ee d’afficher des informations sous forme de grilles de

points.

Nous nous int´eressons en particulier `a l’utilisation de l’haptique dans l’enseignement pour les

enfants d´eficients visuels. Nous avons donc abord´e dans le chapitre des m´ethodes de pr´esentation

et d’exploration d’environnements virtuels avec un retour de force ou un retour tactile. Nous avons

´etudi´e l’exploration de diff´erents types d’objets, de graphiques, d’interfaces et de sc`enes 3D. Ensuite

nous avons abord´e le cœur de notre probl´ematique, `a savoir l’utilisation de syst`emes haptiques dans

l’enseignement. Comme nous avons pu le constater l’haptique peut ˆetre utilis´e dans de nombreux

domaines, comme la g´eom´etrie, l’astronomie, le dessin, ainsi que pour la pr´esentation de documents

de diff´erentes formes.

Dans les chapitres qui suivent, nous allons d´etailler nos contributions. Pour commencer, nous

´etudierons dans le chapitre II un nouveau syst`eme d’ic ˆones tactiles utilisant une matrice de picots.

Ic ˆones tactiles

Le talent, c¸a se travaille, mais c¸a ne se

Dans le document Contributions à la dissémination d'informations haptiques dans un environnement multimodal (Page 70-74)